(岗位职责)合成氨总控岗位操作规程

（岗位职责）合成氨总控岗

位操作规程

合成氨总控岗位作业指导书

1.岗位主要任务

以天然气为原料，采用干法脱硫至H2S≤0.2mg/Nm3，于3.0MPa左右压力下连续蒸汽转化，通过CO中、低温变换、改良热钾碱法脱除CO2、甲烷化法脱除少量CO、CO2，制出合格的氢氮气，经J0402进壹步加压后于轴径向氨合成塔内合成为氨，经冷却、分离生产出合格的液氨。同时为尿素提供脱碳解吸出来的二氧化碳原料气（CO2≥98.5%）和副产的1.3MPa左右中压蒸汽。操作过程中要保证合成氨系统符合工艺指标要求，负责系统的开、停车、事故处理及正常操作，且及时作好原始记录。

2.基本原理

来自天压机的原料天然气中含有≤120mg/Nm3的总硫，硫对触媒有害，必须除去。为了脱除天然气中的有机硫，本装置于原料气中配入约3—5%的氢，首先采用铁锰转化吸收型催化剂，于约340~410℃的高温下发生有机硫的转化及脱硫反应：

RSH+H2→H2S+RH

H2S+MnO=MnS+H2O

H2S+MnO=MnS+H2O

于铁锰床层出口气中含有约5ppm的H2S，仍必须于氧化锌脱硫剂中进壹步脱除。反应为：

H2S+ZnO=ZnS+H2O

C2H5SH+ZnO→ZnS+C2H4+H2O

氧化锌吸收硫速度极快，脱硫沿气体流动方向由上向下逐层进行，最终出氧化锌脱硫槽的原料气中H2S≤0.5PPm。

脱硫合格后的天然气和蒸汽以H2O/∑C=3.1~3.8左右混合后进入壹段转化炉和二段转化炉，制成合成氨的粗原料气。

本装置所用的转化催化剂是镍催化剂，反应为：

CH4+H2O→CO+3H2－Q

CH4+2H2O→CO2+3H2－Q

CO+H2O→CO2+H2＋Q

壹段炉出口气温度710～760℃、CH411~14%（V），于二段炉入口配入经预热的空气于二段炉上部的空气混合器中进行燃烧，提高温度后继续进行转化反应，使转化气中的残余甲烷降到≤1.0%（V），同时调节进二段炉的空气量，以满足合成氨对氢氮比的要求。

出二段炉原料气中含有大量的CO，变换工序就是使CO于催化剂的作用下和水蒸汽反应生成CO2和H2。既除去对后工序有害的CO，又能制得尿素原料之壹——CO2。反应为：

CO+H2O（汽）→CO2+H2＋Q

这是壹个可逆放热反应。降低温度和提高蒸汽浓度均有利于变换反应的进行。本工序中变采用铁铬系催化剂，仍原后具有催化活性的是Fe3O4，低变是采用铜锌系催化剂，仍原后具有活性的是Cu微晶。中变于330～440℃，于催化剂的作用下，反应速度很快，中变炉出口CO≤3.2%。然后降温到200℃左右，于低变催化剂的作用下，使工艺气中的CO含量进壹步降到≤0.3%，以满足甲烷化对CO含量的要求。

CO2的脱除采用改良热钾碱法。于约2.5MPa的压力下，用不同温度和再生度的碱液分段吸收气体中的CO2，使出吸收塔的净化气中CO2含量小于0.1%，以达到甲烷化对CO2含量的要求。碱液中K2CO3作为吸收剂，含量为27～30%，DEA作为活化剂，含量为3～5%，以加快吸收速度。溶液中仍加入了0.8～1.2%的VO x(总钒)，它可使碳钢表面形成致密保护膜（钝化膜），以防止设备腐蚀。为防止溶液发泡，仍加入了少量消泡剂。

溶液吸收反应式为：

K2CO3+CO2+H2O→2KHCO3

从吸收塔底部出来的富液进入再生塔进行减压加热再生。同时通过补液补水等手段使溶液成份稳定于适宜的范围内，保持良好的吸收能力。

再生反应式为：

2KHCO3→K2CO3+CO2+H2O

为降低能耗和提高转化度，本装置采用了俩段吸收、俩段再生流程和半贫液闪蒸三级喷射等节能技术。

甲烷化是氨合成原料气制备的最后工序，其任务是将残留于净化气中的CO 和CO2，于催化剂作用下和H2反应生成CH4，除去对合成触媒有毒害的微量CO 和CO2，且产生能回收利用的CH4，其反应分别为：

CO+3H2=CH4+H2O（汽）+Q

CO2+4H2=CH4+2H2O（汽）+Q

这俩个反应均是强烈放热反应，CO每升高1%，触媒层温度将上升约72℃。CO2每升高1%，触媒层温度将上升约60℃。因此，要严格控制好前工序的出口CO和CO2含量，防止甲烷化超温。

于壹定温度、压力和催化剂存于的条件下，H2和N2按3∶1的比例生成NH3，反应式为：

3H2+N2=2NH3+Q

反应中氢氮混合气不能全部转化成氨，因此，将氨分离后，必须把未经反应的氢氮气再次进行循环反应。氨合成反应是壹个体积缩小的可逆放热反应。故提高压力，降低温度，提高反应物浓度降低生成物浓度和惰性气体含量，以及保持合适的氢氮比，均有利于平衡氨含量提高，从而提高产量，降低原料气和动力的消耗。

3.工艺流程概述

来自天压机已配入适量H2的原料天然气，压力约3.6MPa（A）。进入壹段转化炉对流段预热器预热后，温度达到约370℃进入铁锰脱硫槽进行有机硫的转化及硫的粗脱。然后再进入氧化锌脱硫槽进行硫的精脱，使硫脱至0.2mg/Nm3以下。

于氧化锌脱硫槽出口向原料气中加入总碳量3.1~3.8倍左右的水蒸汽后，进入对流段预热器预热至450~530℃左右，再进入壹段转化管反应。由燃天总管来的天然气经过对流段预热器预热至170℃左右后，进入壹段炉顶部烧嘴燃烧，用来向辐射段转化管内的转化反应提供热量。烟气进入对流段，用余热加热锅炉循环水、工艺空气、天蒸混合气、工艺天然气、废锅给水和燃烧天然气后，Ⅰ氨温度约140℃左右，Ⅱ氨温度约190℃左右，由引风机抽入烟囱排放到大气中。壹段炉出口气体温度710~760℃进入二段炉，于二段转化炉上部燃烧室，和联压机送至对流段预热器预热至450~530℃的空气燃烧。二段炉床温达到1000℃左右。出二段炉的气体经过转化废锅产生约3.8MPa的蒸汽供壹段炉用，然后再